具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图 对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一 部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都 属于本发明保护的范围。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在 涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包 括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这 种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包 括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

本公开提供一种基于VR的内浮顶油罐事故处置教学和训练方法， 包括：在VR视场中构建内浮顶油罐事故场景模型；响应于教学场景模 式，配置教学模拟场景，对学员进行事故处置教学培训；以及响应于训 练场景模式，配置训练模拟场景，对学员进行事故处置的实操演练。

该事故处置教学和训练方法通过搭建真实的灾害场景，并通过VR 可穿戴设备使操作人员，即学员沉浸在模拟环境中，使操作人员能得到 与真实环境基本一致的训练效果。

本公开中，结合VR虚拟现实技术，虚拟内浮顶油罐可能出现的各 种灾情和险情,操作人员即学员以第一人称视角,在场景中可漫游了解灾 情的详细信息,沉浸在危化品事故空间环境中,利用计算机呈现处置各种 出现的事故场景，提升虚拟现场的真实性和感染力。为操作人员提供逼 真、安全、可重复、低消耗的训练手段，以提高大型火场联合作战的指 挥、协同作战能力。

下面结合附图详细说明本公开的可选实施例。

图1示出了根据本公开实施例的内浮顶油罐事故处置教学和训练方 法流程图。如图1所示，根据本公开的具体实施方式，本公开提供一种 基于VR内浮顶油罐事故处置教学和训练方法，包括如下方法步骤：

步骤S102：在VR视场中构建内浮顶油罐事故场景模型，其中，内 浮顶油罐事故场景模型包括内浮顶油罐静态模型、动作部件模型以及动 作触发模型。由此可以在VR视场中模拟出真实的内浮顶油罐事故场景， 使得后续操作人员以第一人称视角沉浸在危化品事故空间环境中,利用 计算机呈现处置各种出现的事故场景，提升虚拟现场的真实性和感染力。

图2示出了根据本公开实施例的内浮顶油罐事故场景模型构建流程 示意图。在一些实施例中，如图2所示，步骤S102：在VR视场中构建 内浮顶油罐事故场景模型可以具有包括以下步骤：

S1022：对内浮顶油罐的各结构建模形成内浮顶油罐静态模型。

通过完全拆解内浮顶油罐结构把内浮顶油罐的每个零部件进行3D 建模，并设定零部件模型间关联关系构建内浮顶油罐静态模型。内浮顶 油罐的零部件例如包括罐壁通气孔、罐顶量油孔、罐顶通气孔、罐顶透 光孔、防旋装置、静电导出装置、密封装置、浮管、真空阀、铺板、人 孔、油品入口扩散管等。

S1024：对可动作部件构建可操作的动作部件模型。

对于可动作部件设置可操作的动作部件模型，例如将泡沫消防车组 件、隔热服组件、空气呼吸器组件、泡沫枪组件、阀门组件以及排污口 组件设置成可操作的动作部件模型。

S1026：基于实际事故的操作动作构建动作触发模型。

根据真实实际事故场景中的操作人员位置、动作、姿态信息以及相 应的动作效果构建动作触发模型。

S1028：采用运算模型基于所述内浮顶油罐静态模型、动作部件模 型以及动作触发模型形成所述内浮顶油罐事故场景模型。

在一些实施例中，所述运算模型为：

其中B_k表示输入模型参数，包括人员参数、石脑油基本参数以及 油罐结构参数，a_k代表模型参数的权重系数，针对不同的输入模型参数， 采用不同的权重系数；R代表运算结果。

人员参数例如包括人员位置、人员动作、人员姿态，石脑油基本参 数例如包括主要成分、理化性质、密度、爆炸极限、沸点，油罐结构参 数例如包括内浮顶油罐、框架、大容积无缝罐体、浮盘、人孔等。

内浮顶油罐事故场景模型可以在VR场景中采用第一人称视角方式 展现。

步骤S104：响应于教学场景模式，配置教学模拟场景，对学员进 行事故处置教学培训。

具体地，响应于场景切换信号切换至教学场景，配置教学模拟场景， 采用头戴式VR设备在VR视场中对学员进行内浮顶油罐结构教学培训以 及采用头戴式VR设备和操作手柄在VR视场中对学员进行操作步骤教学 培训。

在一些实施例中，采用头戴式VR设备在VR视场中对学员进行内浮 顶油罐结构教学培训包括在采用头戴式VR设备在VR视场中对学员进行 罐体、框架、罐壁、人孔和/或安全阀教学培训。

在一些实施例中，采用头戴式VR设备和操作手柄在VR视场中对学 员进行操作步骤教学培训包括至少以下操作的至少之一：

在VR视场中调集泡沫消防车，在距离内浮顶油罐第一距离的上风 口位置集结；

在VR视场中穿戴隔热服组件和空气呼吸器组件；

在VR视场中侦察着内浮顶油罐火情及内浮顶油罐罐体情况；

在VR视场中关闭罐体加热管线阀门；

在VR视场中检查泡沫产生器数量及流量；

在VR视场中连接水带及固定消防设施；

在VR视场中利用水带分水器连接泡沫枪进行出泡沫测试；

在VR视场中关闭固定消防设施进口阀门；

在VR视场中开启主管线的排污口；

在VR视场中调整泡沫消防车泡沫流量，出泡沫灭火。

步骤S106：响应于训练场景模式，配置训练模拟场景，对学员进 行事故处置的实操演练。

具体地根据实际事故处置经验，构建多个近乎真实的消防业务场景 虚拟再现油罐事故现场，包括天气，风向，风力等外部环境状况以及各 种突发情况等，是对操作人员综合实战能力的全面检验，系统根据预设 规则，依据决策树判定演练结果。

响应于训练场景模式，配置训练模拟场景，对学员进行事故处置的 实操演练具体包括：

响应于场景切换信号切换至训练场景，配置内浮顶油罐状态信息以 及外部环境信息，内浮顶油罐状态信息包括起火位置、燃烧泄露，外部 环境信息包括风向、风力、雨天以及晴天；

学员在VR视场中根据事故场景利用操作手柄执行事故处理操作；

利用决策树模型进行事故推演，判断实操演练状态。

在一些实施例中，所述决策树模型包括：

其中,k表示1-n之间的自然数，n为大于1的自然数，P_k表示学 员的事故处理操作信息、内浮顶油罐状态信息以及外部环境信息是否出 现的概率因数，H表示根据所述决策树模型获得的训练结果熵。结果熵 越小表示越成功，例如0.4以下表示成功，0.4以上表示失败。

在一些实施例中，外部环境信息和内浮顶油罐状态信息由电脑VR 系统随机生成，随着操作人员虚拟操作和选择判断，VR系统接收外部 动作信息并利用决策树算法进行事故推演，根据概率模型判定事故发展 情况。通过决策树算法，系统具有一定的智能推理和训练评估功能,主 要用于训练、提高指挥员对于内浮顶油罐火灾的指挥能力和战术素质以及消防人员的作战能力和心理素质。系统通过虚拟场景的设定,灭火战 术和救援工具的选择等功能设计,对宏观指挥、现场调度、决策分析能 力和突发事件处理能力等内容进行交互式辅助训练,并提供综合评判。 采用分角色训练，指挥员和参谋人员可同时进行训练,以提高大型火场 联合作战的指挥、协同能力。

本公开还提供一种内浮顶油罐事故处置教学和训练装置，用于具体 实施前述的内浮顶油罐事故处置教学和训练方法。图3示出了根据本公 开实施例的内浮顶油罐事故处置教学和训练装置的结构示意图。如图3 所示，VR的内浮顶油罐事故处置教学和训练装置包括：VR可穿戴设备2，例如为头戴式VR设备，定位装置1，手部动作捕捉设备3，例如为 操作手柄以及上位机4，用于具体实施前述的内浮顶油罐事故处置教学 和训练方法。

VR可穿戴设备2，配置为佩戴于操作人员头部，用于呈现虚拟场景， 所述虚拟场景包括内浮顶油罐模型5。VR可穿戴设备2例如包括头盔式 显示器和/或双目全方位显示器，通过3D渲染技术可以逼真的把物体立 体的显示在眼前，从而实现虚拟现实功能。所述VR可穿戴设备2具体的 型号不做具体介绍，任何能够进行虚拟显示的VR可穿戴设备2都可以应用于本公开。

定位装置1与所述VR可穿戴设备2通讯连接，例如无线或有线连 接，用于定位所述VR可穿戴设备2在空间中的位置，即穿戴有VR可穿 戴设备2的操作人员的位置，生成定位信号。定位装置1采用激光雷达、 红外摄像头或体感摄像头中一种或多种，定位装置是实现现实空间定位 到虚拟现实空间映射的基础，根据空间大小部署定位装置的数量，以实 现对操作人员，例如训练人员，精准定位。其中激光雷达、红外摄像头 或体感摄像头可以采用任何一种型号应用于本公开，对具体的型号不做 介绍。

在一些实施例中，定位装置1的数量为多个，所述多个定位装置1 间隔分布在所述空间中，如图1所示，多个定位装置1例如设置在围绕 所述空间的侧壁上。

手部动作捕捉设备3用于捕捉操作人员的手部动作并生成手部动作 信号。手部动作信号对应操作人员的具体操作，可以体现出操作人员在 应对内浮顶油罐事故的各种具体操作。所述手部动作捕捉设备3包括有 动作捕捉手套、动作捕捉手环或动作捕捉手柄。动作捕捉手柄类似于游 戏手柄或摇杆之类的采集设备，通过动作捕捉手柄可以获取训练人员的 手部动作，例如左、右、前、后、确定等。具体的，手部动作捕捉设备3 例如为VR手柄，VR手柄用于与虚拟现实世界中的对象互动，内置有可 被定位器追踪的感应器；定位器内置有激光发生器和光敏传感器，用来 确定VR手柄的位置。对于手部动作捕捉设备具体的型号、结构不做限 定，能够具有上述功能的所有手部动作捕捉设备都能满足本申请的需要。 手部动作捕捉设备将训练人员的手部动作生成对应的手部动作信号，将 其传输至上位机4。

上位机4与所述VR可穿戴设备2、定位装置1以及手部动作捕捉 设备3通讯连接，例如为有线和/或无线连接，用以接收所述手部动作 信号和定位信号，根据所述手部动作信号和定位信号生成控制信号，并 将所述控制信号发送至所述VR可穿戴设备2。上位机4控制VR可穿戴 设备2呈现虚拟场景并实时更新。

图4是图3中上位机的内部结构图。如图4所示，上位机4例如为 一计算机，计算机包括计算模块、教学模块、单人训练模块，多人训练 模块以及渲染模块。

计算模块用于担负从真实世界把数据映射进虚拟现实的高精度计算 任务和模型渲染任务。计算模块包括CPU计算逻辑单元、GPU渲染逻辑单 元，位置追踪单元以及虚拟现实投像单元。计算模块执行从真实环境把 数据映射进虚拟现实的高精度计算任务和模型渲染任务。

教学模块用于提供基本常识教学、结构教学和技能教学，包括油罐 结构教学单元和油罐可操作部位教学单元。油罐结构教学单元涵盖罐体、 框架、罐壁、人孔、安全阀等结构教学信息；油罐可操作部位教学单元 主要模拟力量调集、警戒、侦查、防护、稀释、关阀、冷却、灭火等相 关部位的操作技战术教学信息。

单人训练模块，用于单人训练，在随机或指定环境下完成整体事故 排查及战术，主要包括力量调动、穿戴装备、侦察火情、确定泡沫产生 器情况、连接设施、泡沫测试、关闭阀门、开启排污口、关闭排污口、 消防车泡沫灭火、泡沫覆盖灭火等技战术演练单元。

多人训练模块，用于多人协同训练，包括全场景建立、火灾情景建 立、任务树建立、多人合作等单元，以国内典型战例为背景，构建三维 人孔、呼吸阀、管道等位置的泄露、着火等类型事故场景，适合多人配 合完成处置任务，实时推理解算，以提高大型火场联合作战的指挥、协 同作战能力，大幅提升消防作战水平。

渲染模块，主要包括油罐渲染、人员渲染、设备渲染、场景渲染的 联合动作与展现，综合运用图形图像技术、人机交互技术、模式识别技 术从而创造具有强烈沉浸感的虚拟仿真环境，使训练人员以第一人称视 角模式,沉浸在油罐事故处置现场虚拟环境中,为消防官兵提供逼真、安 全、可重复、低消耗的训练手段。

本公开提出一种基于VR的内浮顶油罐事故处置教学和训练方法， 该方法结合VR虚拟现实技术，虚拟内浮顶油罐可能出现的各种灾情和 险情,操作人员以第一人称视角,在场景中可漫游了解灾情的详细信息, 沉浸在危化品事故空间环境中,利用计算机传感器传送的位置、姿态等 信息，处置各种出现的事故场景，提升虚拟现场的真实性和感染力。提供一种逼真、安全、可重复、低消耗的训练方法，大幅提升消防作战水 平，在实际事故处置中更好保障人民群众人身财产安全和环境清洁、健 康。

图5示出了根据本公开实施例的内浮顶油罐事故处置教学和训练装 置模块结构示意图。如图5所示，本公开提供一种内浮顶油罐事故处置 教学和训练方法的装置，包括：

场景构建单元502，配置为在VR视场中构建内浮顶油罐事故场景 模型，其中，内浮顶油罐事故场景模型包括内浮顶油罐静态模型、动作 部件模型以及动作触发模型。由此可以在VR视场中模拟出真实的内浮 顶油罐事故场景，使得后续操作人员以第一人称视角沉浸在危化品事故 空间环境中,利用计算机呈现处置各种出现的事故场景，提升虚拟现场的真实性和感染力；

处理单元504，配置为响应于教学场景模式，配置教学模拟场景， 对学员进行事故处置教学培训；以及响应于训练场景模式，配置训练模 拟场景，对学员进行事故处置的实操演练。

可选地，场景构建单元502配置为对内浮顶油罐的各结构建模形成 内浮顶油罐静态模型；对可动作部件构建可操作的动作部件模型；基于 实际事故的操作动作构建动作触发模型；以及采用运算模型基于所述内 浮顶油罐静态模型、动作部件模型以及动作触发模型形成所述内浮顶油 罐事故场景模型。

如图6所示，本实施例提供一种电子设备，所述电子设备，包括： 至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其 中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所 述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上实施例 所述的方法步骤。

本公开实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存 储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行如上实施 例所述的方法步骤。

下面参考图6，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备的结 构示意图。本公开实施例中的终端设备可以包括但不限于诸如笔记本电 脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP (便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动 终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图6示出的电子设 备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限 制。

如图6所示，电子设备可以包括处理装置(例如中央处理器、图形 处理器等)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者 从存储装置608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种 适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有电子设备操作所需的各种 程序和数据。处理装置601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相 连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

通常，以下装置可以连接至I/O接口605：包括例如触摸屏、触摸板、 键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置606；包 括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置607；包括例 如磁带、硬盘等的存储装置608；以及通信装置609。通信装置609可以 允许电子设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图6示 出了具有各种装置的电子设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备 所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被 实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产 品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含 用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机 程序可以通过通信装置609从网络上被下载和安装，或者从存储装置608 被安装，或者从ROM 602被安装。在该计算机程序被处理装置601执行 时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信 号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可 读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、 或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储 介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、 便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器 (ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧 凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的 任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或 存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用 或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基 带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程 序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信 号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计 算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质 可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者 与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适 当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上 述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单 独存在，而未装配入该电子设备中。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的 操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语 言—诸如C#、Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语 言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户 计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执 行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计 算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通 过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计 算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通 过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方 法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上， 流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部 分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的 逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个 接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反 的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图 中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定 的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与 计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现， 也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构 成对该单元本身的限定。

最后应说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每 个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相 同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其 与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部 分说明即可。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参 照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当 理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对 其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技 术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。